Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum flußmittelfreien Verlöten
von Werkstücken aus einer Zink enthaltenden Kupferlegierung im Ofen unter Schutzgas.The invention relates to a method for flux-free soldering
of workpieces made of a zinc-containing copper alloy in a furnace under protective gas.
Um eine Oxydation der Metalle während . des Lötens zu vermeiden und
um auf der Lötfläche vorhandene Metalloxyde zu lösen oder zu reduzieren, damit das
Lot fließen, benetzen und binden kann, verwendet man bekanntlich Flußmittel oder
Schutzgase. Bei Kupfer-Zink-Legierungen, wie z. B. Messing, werden bisher überwiegend
Flußmittel angewandt, da Zink durch alle sauerstoffhaltigen Bestandteile eines Schutzgases;
wie z. B. Kohenmonoxyd, Kohlendioxyd und Wasserdampf, oxydiert wird. Bei der Hartlöttemperatur
verdampft Zink merklich und geht in Zinkoxyd über, sobald der Zinkdampf mit Luft
oder sauerstoffhaltigen Bestandteilen des Schutzgases in Berührung kommt. Das oberflächliche
Verdampfen des Zinks aus dem Werkstück ist jedoch gegenüber der Oxydation des Zinks
selbst das kleinere Übel. Beide Erscheinungen, das Oxydieren wie das Verdampfen
sind für das Lot untragbar (Lüden, Handbuch der Löttechnik, S. 344). Will man dennoch
Schutzgase anwenden, müßten diese einen äußerst hohen Reinheitsgrad vor allem hinsichtlich
des Wasserdampfgehaltes aufweisen. Die zum Löten unter Schutzgas verwendeten Ofenanlagen
müßten gegen den Zutritt von Luftsauerstoff abgesichert werden. Eine derartige Lotung
wäre nur mit großem Aufwand durchzuführen.To prevent oxidation of metals during. of soldering to avoid and
to loosen or reduce metal oxides present on the soldering surface, so that
Solder can flow, wet and bind, one uses known flux or
Protective gases. In the case of copper-zinc alloys, such as B. brass, are so far predominant
Flux used because zinc is affected by all oxygen-containing constituents of a protective gas;
such as B. Kohenmonoxyd, carbon dioxide and water vapor, is oxidized. At the brazing temperature
Zinc evaporates noticeably and changes into zinc oxide as soon as the zinc vapor with air
or oxygen-containing components of the protective gas comes into contact. The superficial one
However, evaporation of the zinc from the workpiece is opposite to the oxidation of the zinc
even the lesser evil. Both phenomena, oxidation and evaporation
are unsustainable for the solder (Lüden, Handbuch der Löttechnik, p. 344). You still want to
Apply protective gases, these would have to have an extremely high degree of purity, especially with regard to
the water vapor content. The furnace systems used for soldering under protective gas
would have to be secured against the ingress of atmospheric oxygen. Such a plumbing
would only be carried out with great effort.
Die Flußmittel für das Hartlöten enthalten gewöhnlich Salze, die unvermeidbar
in der gelöteten Verbindungsstelle eingeschlossen werden und in Gegenwart von Feuchtigkeit
durch elektrolytische Vorgänge eine Korrosion< üfid Zerstörung der Verbindung
hervorrufen. Beim Lötvorgang entwickeln sich durch chemische Reaktionen des Flußmittels
mit dem Grundwerkstoff und dem Lot während des Erhitzungsvorganges Gase, die zu
Lunkerbildungen in der Lötnaht führen. Nach dem Lötvorgang muß das Flußmittel durch
aufwendige Spül- und Beizbehandlungere wieder entfernt werden. Zur Senkung der Löttemperatur
beim Löten von temperaturempfindlichen Werkstücken ist es an sich bekannt, aus Metallgemischen
und ein Eutektikum miteinander bildende Lote mit einem relativ niederen Schmelzpunkt
zu verwenden (französische Patentschrift 912 441).The fluxes for brazing usually contain salts, which are inevitable
become trapped in the soldered joint and in the presence of moisture
Electrolytic processes cause corrosion <üfid destruction of the connection
cause. During the soldering process, chemical reactions of the flux develop
with the base material and the solder during the heating process gases that too
Lead to the formation of cavities in the soldered seam. After the soldering process, the flux must go through
expensive rinsing and pickling treatments are removed again. To lower the soldering temperature
When soldering temperature-sensitive workpieces, it is known per se from metal mixtures
and solders forming a eutectic with each other and having a relatively low melting point
to be used (French patent specification 912 441).
Grundsätzlich ist es bekannt, die Bildung von Metallegierungen zwischen
dem Lot und dem Grundwerkstoff der zu verbindenden Teile durch Überziehen der Oberfläche
des Grundwerkstoffes mit einer geeigneten Metallschicht zu vermeiden, wenn Legierungen
zwischen Lot und Grundwerkstoff die Lötfähigkeit ungünstig beeinflussen. So wurden
beispielsweise Kupferkontakte mit Nickel plattiert, um solche Kontakte mehrfäcli-
mit einem Zinn-Blei-Lot zu löten. Weiterhin ist es bekannt, Aluminium und beispielsweise
Messing-, Kupfer- oder Eisenlegierungen vor dem Verlöten mit Aluminiumlot auf Zink-Blei-Zinn-Basis
zu verzinnen. Stahl und Aluminium wurden verlötet, nachdem der Stahl vorher mit
Kupfer oder einer Kupferlegierung und das Aluminium mit Zink oder einer Zinklegierung
überzogen worden war. In. diesen Fällen diente der Metallüberzug in erster Linie
dazu, bei Aluminium eine lötfähige Oberfläche herzustellen.Basically it is known that the formation of metal alloys between
the solder and the base material of the parts to be connected by coating the surface
of the base material with a suitable metal layer when using alloys
between solder and base material have an unfavorable effect on the solderability. So were
For example, copper contacts are plated with nickel in order to
solder with a tin-lead solder. It is also known to use aluminum and, for example
Brass, copper or iron alloys before soldering with zinc-lead-tin-based aluminum solder
to tinplate. Steel and aluminum were soldered after using the steel beforehand
Copper or a copper alloy and the aluminum with zinc or a zinc alloy
had been coated. In. in these cases the metal coating served primarily
to create a solderable surface for aluminum.
Ferner ist es im Stahlleichtbau bekannt, mit Kupfer als Lot und unter
Verzicht auf jegliches Flußmittel zu arbeiten. Je nach der Gestalt der zu verlötenden
Teile wird das Kupfer in Form eines gebogenen Drahtes; eines Ringes oder einer Folie,
aber auch als galvanischer Auftrag auf die Werkstücke in genau bemessener Menge
aufgebracht. L ü d e r : »Handbuch der Löttechnik«, S. 306, Abs. b ff. Die Teile
werden sodann, gegebenenfalls mit leichtem Andruck, bis wenig über die Schmelztemperatur
des Kupfers im Ofen und in Gegenwart von Schutzgas erwärmt und miteinander verlötet.
Wegen der hohen Schmelzteen peratur des Kupfers ist auch dieses Verfahren zum flußmittelfreien
Verlöten von aus Messing od. dgl. bestehenden Werkstücken nicht anwendbar.It is also known in lightweight steel construction, with copper as solder and under
Refrain from using any flux to work. Depending on the shape of the one to be soldered
Parts will be the copper in the form of a bent wire; a ring or a foil,
but also as a galvanic application on the workpieces in precisely measured quantities
upset. Lü d e r: "Handbuch der Löttechnik", p. 306, paragraph b ff. The parts
are then, if necessary with light pressure, to a little above the melting temperature
of the copper is heated in the furnace and in the presence of protective gas and soldered together.
Because of the high melting temperature of copper, this process is also flux-free
Soldering of workpieces made of brass or the like cannot be used.
Das Verfahren zum flußmittelfreien Verlöten von Kupfer und Zink enthaltenden
Werkstücken knüpft insbesondere am letztgenannten Verfahren an und ermöglicht die
flußmittelfreie Schutzgas-Ofenlötung bei einer relativ niederen Temperatur. Gemäß
der Erfindung besteht das Verfahren aus einer Kombination an sich bekannter Verfahrensschritte,
nämlich daß man zunächst auf den zu verbindenden Flächen vor dem Löten auf chemischem
oder elektrochemischem Wege eine Kupferschicht und sodann zwischen den Werkstücken
eine, die Schmelztemperatur mindemde und ein Eutektikum mit Kupfer bildende Lotschicht
aufbringt. Auf diese Weise werden einerseits die nachteiligen Folgen der Flußmittelverwendung
und andererseits die für die Lötverbindung nachteilige Oxydation des Zinkbestandteiles
der Legierung vermieden.The process for flux-free soldering of copper and zinc containing
Workpieces is based in particular on the last-mentioned process and enables the
Flux-free inert gas furnace soldering at a relatively low temperature. According to
According to the invention, the method consists of a combination of method steps known per se,
namely that you first chemical on the surfaces to be connected before soldering
or electrochemically a copper layer and then between the workpieces
a solder layer that lowers the melting temperature and forms a eutectic with copper
brings up. In this way, on the one hand, the disadvantageous consequences of the use of flux are avoided
and on the other hand, the oxidation of the zinc component, which is disadvantageous for the soldered joint
the alloy avoided.
Der Arbeitsablauf einer solchen Lotung -konnte nach einer weiteren
Ausgestaltung der Erfindung beispielsweise wie folgt erfolgreich durchgeführt werden:
Von zwei zu verlötenden Teilen, z. B. aus Messing, wurde das eine mit einer 5 Mikrore
dicken Kupferschicht und das andere mit einer 6 Mikrore dicken Silberschicht oder
beide zunächst mit einer Kupferschicht und eines zusätzlich mit einer Silberschicht
versehen. Die Lötflächen wurden darauf aufeinandergelegt. Dabei mußte vorausgesetzt
werden, daß diese Flächen der Werkstücke völlig eben sind, da die aus dem Zusammenwirken
der =Kupferschicht und der Silberschicht erzeugte Lotschicht größere Lötspalte nicht
ausfüllen kann. Zur Erzeugung des notwendigen leichten Druckes hat sich ein Zusammenbinden
der zu verlötenden Teile mit blankem Stahldraht bewährt.The workflow of such a sounding could be carried out after another
Embodiment of the invention can be carried out successfully, for example, as follows:
Of two parts to be soldered, e.g. B. made of brass, the one with a 5 micron was
thick copper layer and the other with a 6 micron thick silver layer or
both initially with a copper layer and one with an additional silver layer
Mistake. The pads were then placed on top of each other. It had to be a prerequisite
be that these surfaces of the workpieces are completely flat, as the result of the interaction
the = copper layer and the silver layer produced solder layer not larger solder gaps
can fill out. To generate the necessary light pressure, a tie has to be used
of the parts to be soldered with bare steel wire.